内容正文:
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题组十三 二次函数综合题
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1.如图1,已知抛物线y=ax2+bx-2经过点A(-1,0)和点B(4,0),与x轴交于点C,顶点是G,连接AC,BC.
(1)求抛物线的表达式和顶点G的坐标;
(2)如图2,若平移抛物线y=ax2+bx-2,使其顶点M在直线AC上运动,平移后所得函数的图象与y轴的负半轴的交点为D,连接DG,CG,当S△CDG= 时,求点M的坐标;
(3)如图3,若将抛物线y=ax2+bx-2进行适当的平移,当平移后的抛物线与直线BC最多只有一个公共点时,请直接写出抛物线y=ax2+bx-2平移的最短距离及此时抛物线的顶点坐标.
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解:(1)把A(-1,0),B(4,0)两点分别代入抛物线y=ax2+bx-2中得
解得
∴y=x2-x-2=(x-)2-,
∴顶点G的坐标为(,-).
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(2)在y=x2-x-2中,令x=0,y=-2,
∴C(0,-2).
设直线AC的表达式为y=kx+t,将A(-1,0),C(0,-2)分别代入得解得
即直线AC的表达式为y=-2x-2.
设点M的坐标为(m,-2m-2),则平移后抛物线的表达式为y=(x-m)2-2m-2,
令x=0,得y=m2-2m-2,
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∴点D的坐标为(0,m2-2m-2).
∵S△CDG=CD×=,∴CD=2.
由题意知点D只能在y轴上点C的下方,
∴CD=-2-(m2-2m-2)=-m2+2m,
即-m2+2m=2,解得m1=m2=2,
则-2m-2=-6,∴点M的坐标为(2,-6).
(3)平移的最短距离为,此时抛物线的顶点坐标为(,-).
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2.(2024·南充)已知抛物线y=-x2+bx+c与x轴交于点A(-1,0),B(3,0).
(1)求抛物线的表达式;
(2)如图1,抛物线与y轴交于点C,P为线段OC上一点(不与端点重合),直线PA,PB分别交抛物线于点E,D,设△PAD面积为S1,△PBE面积为S2,求 的值;
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(3)如图2,点K是抛物线对称轴与x轴的交点,过点K的直线(不与对称轴重合)与抛物线交于点M,N,过抛物线顶点G作直线l∥x轴,点Q是直线l上一动点.求QM+QN的最小值.
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解:(1)将A(-1,0),B(3,0)两点分别代入y=-x2+bx+c得 解得
∴抛物线的表达式为y=-x2+2x+3.
(2)设P(0,p),直线AP的表达式为y=k1x+b1.
把点A(-1,0),P(0,p)分别代入得
解得∴直线AP的表达式为y=px+p.
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联立
解得或
∴E(3-p,-p2+4p).
同理可得D(,-+),
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∴S1=S△ABD-S△ABP=AB·(yD-yP)=2(-+-p)=(3p-p2),
S2=S△ABE-S△ABP=AB·(yE-yP)=2(-p2+4p-p)=2(3p-p2),
∴==,
∴的值为.
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(3)如图,作点N关于直线l的对称点N',连接MN',过点M作MF⊥NN'于点F.
∵y=-x2+2x+3=-(x-1)2+4,
∴抛物线y=-x2+2x+3的对称轴为直线x=1,
∴K(1,0).
设直线MN的表达式为y=kx+d,
把点K(1,0)代入得k+d=0,
∴d=-k,
∴直线MN的表达式为y=kx-k.
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设M(m,-m2+2m+3),
N(n,-n2+2n+3).
联立可得
x2+(k-2)x-k-3=0,
∴m+n=2-k,mn=-k-3.
∵点N,N'关于直线l:y=4对称,∴N'(n,n2-2n+5),
∴QM+QN=QM+QN'≥MN'.
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∵F(n,-m2+2m+3),
∴N'F=|m2+n2-2(m+n)+2|,FM=|m-n|.
在Rt△MFN'中,MN'2=MF2+N'F2
=(m-n)2+[m2+n2-2(m+n)+2]2
=(m+n)2-4mn+[(m+n)2-2mn-2(m+n)+2]2
=(2-k)2-4(-k-3)+[(2-k)2-2(-k-3)-2(2-k)+2]2
=k4+17k2+80,
∴当k=0时,MN'2的值最小,最小值为80,此时MN'=4,
∴QM+QN≥4,∴QM+QN的最小值为4.
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3.(2022·济南)抛物线y=ax2+x-6与x轴交于A(t,0),B(8,0)两点,与y轴交于点C,直线y=kx-6经过点B.点P在抛物线上,设点P的横坐标为m.
(1)求抛物线的表达式和t,k的值.
(2)如图1,连接AC,AP,PC.若△APC
是以CP为斜边的直角三角形,求点P的
坐标.
(3)如图2,若点P在直线BC上方的抛物线上,过点P作 PQ⊥BC,垂足为Q.求CQ+PQ的最大值.
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解:(1)∵B(8,0)在抛物线y=ax2+x-6上,
∴64a+×8-6=0,∴a=-,y=-x2+x-6.
当y=0时,-t2+t-6=0,
∴t1=3,t2=8(舍去),∴t=3.
∵B(8,0)在直线y=kx-6上,∴8k-6=0,∴k=.
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(2)如图1,过点P作PM⊥x轴于点M.
∵P(m,-m2+m-6),
∴PM=m2-m+6,
AM=m-3.
在Rt△COA和Rt△AMP中,
∵∠OAC+∠PAM=90°,
∠APM+∠PAM=90°,
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∴∠OAC=∠APM,∴△COA∽△AMP,
∴=,∴=,整理得m2-13m+30=0,解得m1=3(舍去),m2=10,
∴P(10,-).
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(3)如图2,过点P作PN⊥x轴交BC于点N,过点N作NE⊥y轴于点E.
由(1)知y=x-6,∴N(m,m-6),
则PN=-m2+m-6-(m-6)=-m2+2m,
易证△PQN∽△BOC,∴==.
∵OB=8,OC=6,BC=10,∴NQ=PN,PQ=PN,
易证△CNE∽△CBO,∴CN=EN=m,
∴CQ+ PQ=m- m2+2m=- m2+ m=- (m- )2+ ,∴当m=时,CQ+PQ的最大值是.
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4.(2024·济南历下二模)在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线y=ax2-2ax+a+3(a<0)与x轴分别交于点A和点B,与y轴交于点C.
(1)如图1,若点A的坐标为(-1,0),求抛物线的表达式和点C的坐标.
(2)过点C作y轴的垂线l,将抛物线在y轴右侧的部分沿直线l翻折,将翻折得到的图象与原抛物线剩余部分的图象组成新的图形,记为图形G.
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①在(1)的条件下,在图形G位于x轴上方的部分是否存在点D,使得
S△ABD=3?若存在,求出点D的坐标;若不存在,请说明理由.
②如图2,已知点P(1+a,p)和点Q(1-a,q)是图形G上的点.设t=p+q,
当-3≤t≤0时,请直接写出a的取值范围.
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解:(1) 将点A(-1,0)代入抛物线 y=ax2-2ax+a+3得
4a+3=0,
解得a=-,
∴抛物线的表达式为y=-x2+x+,
∴C(0,).
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(2) ①当 y=-x2+x+=0时,解得 x1=3,x2=-1,
∴A(-1, 0), B(3, 0),∴AB=4.
∵y=-x2+x+=-(x-1)2+3,∴顶点为 (1, 3).
∵过点C作y轴的垂线l,将抛物线在y轴右侧的部分沿直线l翻折,其余部分不变,
∴得到图形G:y=
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若x轴上方的图形G上存在点 D,使得 SABD=AB·yD=3,则 yD=.
当x<0时, 将 y=代入 y=-(x-1)2+3得 -(x-1)2+3=,解得 x1=+1(舍去), x2=-+1,∴D(-+1,);
当x>0时, 将 y=代入 y=(x-1)2+得 (x-1)2+=, 解得x=1,∴D(1,).
综上所述,点D的坐标为(-+1,)或(1,).
②-≤a≤-3.
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